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I.ANTECEDENTES Muchos controladores actuales utilizan microcontroladores digitales. En este trabajo se presentará el control de sensores y actuadores implementado con un microcontrolador “ARDUINO”. Los mismos sustituyen varios elementos en un sistema de control tradicional por cálculos en un sistema programado. Los sensores y actuadores son artefactos que permiten determinar valores de una magnitud determinada, es decir que detectan indicadores externos e internos o también variables de instrumentación, ya sea intensidad de la luz, sonido, temperatura del ambiente, presencia de personas, nivel de agua, fuerza, torsión, pH, etc. El sistema de control Diseñado es el encargado de gobernar cada una de las partes que integran el hardware, siguiendo los patrones marcados por el software de control. Es el encargado de gestionar los modos de funcionamiento del sistema, la marcha de los mismos y las transiciones entre ellos. El diseño debe permitir la comunicación con controladores de más alto rango, con otros equipos, con sistemas de monitorización y/o actuación, etc.

II.OBJETIVOS    

Diseñar un sistema de control partir de la detección de sensores y actuadores. Diseñar la programación y circuito del sistema de control para así poder comprobar la resolución del proyecto a elaborar. Conocer que tipos de sensores y actuadores que serían los adecuados para ser usados en el sistema de control. Poder comprender cada una de las fases que realiza el circuito y determinar como esta estructurado el esquema.

III.MARCO TEORICO

¿QUE ES UN SENSOR? Un sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varía con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.

Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica, etc.

CLASIFICACIÓN DE SENSORES         

Los sensores para el interés de la manufactura se pueden clasificar en: Sensores mecánicos: para medir cantidades como posición, velocidad, masa, presión, fuerza y vibración Sensores eléctricos: para medir voltaje, corriente, y cargas eléctricas Sensores magnéticos: para medir campos, flujo y permeabilidad magnética Sensores térmicos: para medir temperatura, flujo, conductividad y calor especifico Sensores de intensidad lumínica Sensores de distancia Sensores de aceleración Sensores PH

ACTUADORES Un actuador es un dispositivo capaz de transformar una energía en activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ello genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula. Algunos de ellos son:

1. Electrónicos, también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicas, como, por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizan en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.

2. Hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación funcionan en base a fluidos a presión.

3. Neumáticos, actuadores mecánicos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico. El rango de compresión es mayor que en los actuadores hidráulicos de 5 a 10 bares

PARTES DE UN ACTUADOR 1) Sistema de llaves de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Las llaves de seguridad proveen de seguridad contra desacoplamiento peligrosos. 2) Piñón con ranura, provee una transmisión auto entrante, directa para indicadores posición, eliminando el uso de bridas d acoplamiento. 3) Cojinetes de empalme, sirven para simplificar el acoplamiento de accesorios a montar en la parte superior. 4) Pase de aire grande, los conductores internos permiten una operación rápida y evita el bloqueo de los mismos. 5) Muñonera, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas. 6) Ceramigard, superficie fuerte, resistente a la corrosión, protege las partes del actuador contra desgastes y corrosión. 7) Tornillos de ajustes de carrera, provee ajustes para la rotación de piñón en ambas direcciones.

LAS VARIABLES Variables controladas: son los parámetros que indican la calidad del producto o las condiciones de operación del proceso, tales como:       

Presión Temperatura Nivel Caudal Velocidad Humedad Posición, etc.

Variables manipuladas: es la variable que se modifica o manipula para provocar un cambio sobre la variable controlada:

  

Posición de una válvula Velocidad de un motor Accionamiento de un interruptor

Variables de carga: son todas aquellas variables que afecta a la variable controlada, menos la que está siendo manipulada 

Temperatura ambiente

ARDUINO

Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso. Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los conceptos de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes entre ellas pero igualmente funcionales al partir de la misma base. El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades. El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónico y programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuviesen una alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir. El resultado fue Arduino, una placa con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a querer decir que la mejor manera de aprender es cacharreando.

CÓMO FUNCIONA ARDUINO El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de

programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa. El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos. El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de sensores. También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.

LABVIEW CONDICIONES GENERALES El Servicio de Informática, en colaboración con varios departamentos y facultades de la Universidad, ha adquirido una licencia campus de productos de la familia Labview para su distribución dentro de la Universidad de Cantabria. DESCRIPCIÓN LabVIEW es un software que proporciona un potente entorno de desarrollo gráfico para el diseño de aplicaciones de Ingeniería de adquisición de datos, análisis de medidas y presentación de datos gracias a un lenguaje de programación sin la complejidad de otras herramientas de desarrollo.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES  

Intuitivo lenguaje de programación. Herramientas de desarrollo y librerías de alto nivel específicas para aplicaciones.

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Cientos de funciones para E/S, control, análisis y presentación de datos. Posibilidad de crear aplicaciones de medida genéricas sin programación. Depuración gráfica integrada y control del código fuente. Miles de programas de ejemplo, tanto en el software como por web. Ayuda contextual integrada y extensos tutoriales.

Formación y cursos online National Instruments ofrece acceso a formación autodidacta multimedia de sus cursos de formación de forma gratuita a profesores e investigadores de la Universidad de Cantabria, incluida dentro de la licencia campus. Cada curso contiene módulos de formación multimedia que cubren los mismos temas que los impartidos en un curso guiado por instructor, exámenes interactivos para probar su comprensión y ejercicios con sus soluciones. Tendrá acceso a los cursos LabVIEW Core 1, 2, 3, Real Time, FPGA,... entre muchos otros. Para poder acceder se necesita tener cuenta en National Instruments (www.ni.com/profile). Si está interesado puede solicitar el acceso mandando un correo electrónico a [email protected] indicando los siguientes datos: nombre y apellidos, e-mail y teléfono. En dos o tres semanas tendrá acceso a los cursos desde su perfil (http://www.ni.com/myni) o bien a través del portal NI Self-Paced Online Training. Áreas de aplicación Análisis automatizado y plataformas de medida Test de fabricación Test de validación/medioambiental Test mecánico/estructural Test de fiabilidad en tiempo real Adquisición de datos Test de campo portátil Test de RF y comunicaciones Test en bancos de prueba Adquisición de imagen

Medidas industriales y plataformas de control Test y control integrado Automatización de máquinas Visión artificial Monitorización de condiciones de máquina

Monitorización distribuida y control Monitorización de potencia

Diseño embebido y plataformas de prototipaje Diseño y análisis de sistemas empotrados Diseño de control Diseño de filtros digitales Diseño de circuitos electrónicos Diseño mecánico Diseño de algoritmos Requisitos del Sistema Procesador Pentium III/Celeron 866 MHz o equivalente mínimo, Pentium 4/M o equivalente recomendado. RAM 256 MB mínimo, 1 GB recomendado Resolución de Pantalla 1024 x 768 píxeles mínimo, 1024 x 768 píxeles recomendado Sistema Operativo Windows 8.1/8/7/Vista/XP SP3 mínimo, Windows 8.1/8/7/Vista recomendado Espacio en Disco 500 MB - 5 GB (instalación completa)